近日，国际著名地学期刊Geophysical Research Letters在线发表了我室博士研究生邱荟璇为第一作者，韩德胜教授为通讯作者的最新研究成果“In situ observation of a magnetopause indentation that is correspondent to throat aurora and is caused by magnetopause reconnection”。
在地磁中午附近，极光卵的赤道侧边界对应日侧磁层顶的开-闭磁力线边界，该边界被认为是一个比较平滑的边界，对应大致平滑的磁层顶。而近几年的研究发现，在磁中午附近常观测到一些从极光卵的赤道侧边界向低纬延伸的南北向分立极光结构，称为“喉区极光”。目前认为：1）喉区极光对应磁层顶上向内凹陷的磁层顶结构；2）这种凹陷结构可能由一种特殊的磁重联产生；3）喉区极光的产生同时受磁层内、外因素的影响。但是，上述喉区极光对应磁层顶凹陷结构以及喉区极光由磁重联产生的观点主要基于地面观测推断得来，迄今为止还没有可靠的磁层顶原位观测来证实这些观点。另外，虽然统计结果已经表明喉区极光的产生受磁层内、外因素的影响，但是内、外因素在产生喉区极光的过程中如何发挥作用仍不清楚。
邱荟璇等人的研究同时利用THEMIS卫星观测和DMSP/SUSSI极光观测，首次确认了对应喉区极光的磁层顶凹陷结构的存在（图1）；首次给出直接的磁层顶观测数据证实了喉区极光的产生与磁重联有关（图2）；结合太阳风和磁鞘观测，首次给出由太阳风间断面引起的磁鞘动压增强与喉区极光的对应关系（图3）。在此基础上，该研究提出：在喉区极光及其对应的磁层顶凹陷结构的产生过程中，磁层内、外因素会发挥不同影响。
图1：（a）THEMIS卫星（THA、THE、THD）在赤道平面内的位置，虚线表示磁层顶；（b）DMSP/SUSSI观测到的喉区极光事件。根据地球磁场映射关系，图a中的灰色阴影所示的磁层顶凹陷对应图b白色箭头右侧白点所围的喉区极光。
图2：THEMIS卫星（THE）在磁层顶的原位观测结果，显示在磁层顶凹陷的两个边界上均捕捉到磁重联信号。紫色阴影区域内箭头表示磁重联的磁场和等离子体速度特征，表格内为验证结果。
图3：上游太阳风（a-b）和磁鞘（c-g）观测，红色虚线表示磁鞘动压增强开始的位置。
此外，根据在磁层顶凹陷的任一边界上均捕捉到了磁重联信号的观测现象，结合喉区极光的二维形态，该研究推测喉区极光的产生过程对应磁层顶上一个向内凹的U形重联X线。这些观测结果对于理解太阳风和地球磁层的耦合过程至关重要。
该研究由国家自然科学基金项目（42030101、41831072）和上海市科技创新行动计划（21DZ1206102）等项目资助。
全文链接：https://doi.org/10.1029/2022GL099408
撰稿：邱荟璇
编辑：高小丰